向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了
广告

【汽车以太网测试】系列之一: 全双工通信带来测试挑战

时间:2019-10-29 作者:泰克科技 阅读:
分开了,才能更好的审视。查看到真实信号。

Auto-970x90.giftYJEETC-电子工程专辑

随着汽车行业加快转向汽车以太网技术,全方位设计验证对保证多个ECU之间的互操作能力和可靠运行至关重要。汽车以太网概念是由OPEN联盟SIG提出来的,也叫IEEE 802.3bw (原BroadR-Reach),是为汽车联网应用设计的一种以太网物理层标准,如高级安全功能、舒适和信息娱乐功能。通过汽车以太网,多个车载系统可以经过一条非屏蔽单绞线电缆同时访问信息。对汽车制造商来说,这一技术降低了联网成本和线缆重量,同时提高了信号带宽。tYJEETC-电子工程专辑

为实现更高的信号带宽,汽车以太网在双绞线电缆上采用全双工通信链路,支持同时收发功能及PAM3信令。采用PAM3实现全双工通信,可能会令查看汽车以太网业务及信号完整性测试变得非常复杂。tYJEETC-电子工程专辑

OPEN联盟为元器件、信道和互操作能力制订了汽车以太网测试规范。测试系统整合了电子控制单元(ECU)、连接器和非双绞线电缆。测试要求系统在车内苛刻的环境条件和噪声条件下工作。为此,用户必需能够在系统级表征和查看信号完整性和业务,才能执行可靠性测试。客户需要在系统级进行信号完整性测试的应用实例有:tYJEETC-电子工程专辑

• TC8信号质量测试tYJEETC-电子工程专辑
• ECU元器件表征和测试tYJEETC-电子工程专辑
• 汽车以太网电缆、连接器、电缆长度和路由表征和测试tYJEETC-电子工程专辑
• 电磁噪声或高斯噪声测试tYJEETC-电子工程专辑
• 大电流注入测试tYJEETC-电子工程专辑
• 生产单元测试tYJEETC-电子工程专辑
• 汽车系统对汽车以太网性能的影响tYJEETC-电子工程专辑
- DC马达开/关tYJEETC-电子工程专辑
- 发动机开/关tYJEETC-电子工程专辑
• 汽车以太网系统调试tYJEETC-电子工程专辑

泰克建议在设计阶段执行信号完整性测试,在系统整合前确定潜在的问题。tYJEETC-电子工程专辑

20191029-200.jpgtYJEETC-电子工程专辑
tYJEETC-电子工程专辑
图1:汽车以太网全双工通信链条。tYJEETC-电子工程专辑

全双工通信和测试挑战

全双工通信及PAM3信令为在真实世界条件下验证ECU增加了复杂度。大多数串行标准都在单工模式下工作,一次只有一台设备通信,有些通信标准对发送和接收使用一条单独的链路,而在汽车以太网中,主设备和从设备可以通过同一条链路同时通信。(参见图1)tYJEETC-电子工程专辑

因此,来自主设备的信号与来自从设备的信号相互叠加。主设备知道它发送的是哪些数据,它可以从叠加的信号中确定从设备的信号,反之亦然。尽管收发机是为处理这种情况而设计的,但在示波器上隔离信号,进行信号完整性测试或协议解码几乎是不可能的。tYJEETC-电子工程专辑

20191029-201.jpgtYJEETC-电子工程专辑
tYJEETC-电子工程专辑
主信号与从信号没有分开时看到的汽车以太网信号。tYJEETC-电子工程专辑

为了在链路上进行信号完整性分析,使用示波器在实际系统环境中进行协议解码,汽车设计人员必需分开查看每条链路,用户必须先把信号分开,然后再进行分析。tYJEETC-电子工程专辑

应该指出的是,最好在汽车整合阶段执行信号完整性测试,选择电缆、检查ECU在电磁噪声条件下的性能,确定最优的电缆长度和路由等。对这类分析,可以把眼图测试作为非常重要的工具,来查看系统健康状况,我们在后面将对此展开讨论。tYJEETC-电子工程专辑

分隔汽车以太网PAM3信号

目前,有两种方法把主信号与从信号分开。第一种是传统方法,要求用户断开或剪断汽车以太网电缆,插入定向耦合器来分隔和测试信号。这种方法在以最小干扰实现准确测试方面本身存在着缺陷。第二种方法也就是泰克信号分隔方法,这是一种新方法,采用先进的软件和探头,非插入式分隔信号,用户可以更清楚地查看真实的信号。这种方法克服了传统定向耦合器方法的缺点。下面我们将讨论并比较这两种方法。tYJEETC-电子工程专辑

• 定向耦合方法tYJEETC-电子工程专辑

如前所述,定向耦合器方法要求断开汽车以太网电缆,输入定向耦合器分隔信号。在系统级剪断电缆并不是一件易事,因此这种方法并不适合进行系统级测试。tYJEETC-电子工程专辑

通过这种方法,用户可以查看主信号和从信号,但它引入了插损和回损,很难确定错误是系统引起的,还是新增硬件引起的。此外,尽管我们可能能够消除定向耦合器的影响,但反嵌可能会放大系统中的噪声,影响测量和表征精度。tYJEETC-电子工程专辑
20191029-202.jpgtYJEETC-电子工程专辑
定向耦合器方法。tYJEETC-电子工程专辑
20191029-203.jpgtYJEETC-电子工程专辑
主信号的眼图显示了定向耦合器插损和回损的影响。tYJEETC-电子工程专辑

我们使用的设置包括把汽车以太网转换到SMA连接器的夹具、定向耦合器、把SMA转换到汽车以太网电缆的夹具。tYJEETC-电子工程专辑

眼图显示了在安装定向耦合器后插损和回损对汽车以太网信号的影响。最大幅度是100 mVpp,因为定向耦合器采用定向原理工作,插损和回损结果使眼图闭合。直到最近,定向耦合器方法一直是默认的汽车以太网测试方法,因为之前一直没有泰克基于软件的信号分隔测试方法。tYJEETC-电子工程专辑

• 泰克信号分隔方法tYJEETC-电子工程专辑

泰克信号分隔方法于2019年7月问世,它同时从主测试点和从测试点查看电压波形和电流波形,来分隔全双工信号,并采用专有软件算法提供分隔后的信号。泰克信号分隔方法是一种基于软件的解决方案,它不用剪断汽车以太网电缆,用户就能看到真实信号。这种方法的优势之一,是它可以显示主信号和从信号,而不会像定向耦合器方法那样增加插损和回损及反嵌影响。tYJEETC-电子工程专辑
20191029-204.jpgtYJEETC-电子工程专辑
泰克信号分隔方法。tYJEETC-电子工程专辑

下面的眼图采用泰克信号分隔软件。与定向耦合器眼图相比,信号质量更高,眼图“更清楚”。用户可以准确地表示汽车以太网信号,实现信号质量测量,并能够更快地确定潜在的性能问题。tYJEETC-电子工程专辑
20191029-205.jpgtYJEETC-电子工程专辑
采用泰克信号分隔软件的主信号的眼图。tYJEETC-电子工程专辑

信号分隔方法与定向耦合方法比较

我们使用上面提到的两种测试方法,进行测量测试,对比测试结果。tYJEETC-电子工程专辑

在测试中,我们先使用泰克信号分隔技术、一只电流探头和电压探头设置和运行测试。对定向耦合器方法,我们剪断汽车以太网电缆,插入带有SMA连接器的定向耦合器。然后我们运行测试,测试条件与定向耦合器方法相同,然后调用信号分隔方法波形,对比这两种测试方法。tYJEETC-电子工程专辑
20191029-206.jpgtYJEETC-电子工程专辑
泰克信号分隔方法和定向耦合方法的测试结果对比。tYJEETC-电子工程专辑

比较结果显示,这两种方法的幅度存在着明显差异,说明了定向耦合器的影响。在采用定向耦合器方法时,主信号的幅度约为90 mVpp (峰峰值电压),从信号的幅度约为85 mVpp。相比之下,信号分隔方法中主信号的幅度约为1.5 Vpp,从信号的幅度约为1.45 Vpp。在本例中,定向耦合器增加了20 dB损耗。tYJEETC-电子工程专辑

为消除定向耦合器引入的断点,反嵌必不可少,以补偿插损和回损。如前所述,尽管有可能能够消除定向耦合器的影响,但反嵌可能会放大系统中的噪声,影响测量和表征精度。还应该指出,反嵌可能会耗用很长时间,极具挑战性。此外,对汽车的系统级测试和维护保养来说,剪断电缆、安装定向耦合器可能会极具挑战性。tYJEETC-电子工程专辑

相比之下,信号分隔方法不用干扰系统就能显示真实信号。通过这种全新的汽车以太网测试方法,用户可以表征信号,精度更高,时间更少,而且不会增加费用和测量挑战。用户可以使用这种方法,在系统级执行信号完整性测试,执行应用环境中提供的所有测试。tYJEETC-电子工程专辑

小结

本文介绍了汽车以太网、全双工通信、隔离主信号与从信号的需求、信号分隔测试方法,以及当前定向耦合器插入方法与泰克新型信号隔离方法比较。tYJEETC-电子工程专辑

通过比较两种汽车以太网测试方法,可以了解泰克信号分隔解决方案的优势,如比定向耦合器信号方法更准确地查看真实信号,简化了元器件级和系统级测试设置,缩短了测试时间,满足了汽车整个生命周期的测试需要。tYJEETC-电子工程专辑

责编:Yvonne GengtYJEETC-电子工程专辑

本文为EET电子工程专辑 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
您可能感兴趣的文章
  • 构建一个时代:汽车电子与软件架构的10大趋势预测 IoT的核心发展思路是将世间万物电子化、数字化,汽车也不例外。慕尼黑工业大学信息学教授Manfred Broy说过,如果你现在买辆高端汽车的话,“它很可能包含了1亿行软件代码”。这些软件代码又运行在70-100个ECU(电子控制单元)上,这些ECU就在车内形成连接网络。实际上,汽车中的软件在规模和复杂度上还在迅速成长,商业研究公司Frost&Sullivan预计,很快汽车内的软件代码就要达到2-3亿行的程度了。
  • 传感器,就这样把美好生活带给你 科技是让更好的生活方式成为现实的关键因素,智能传感技术创新可以帮助人们获得更好的生活方式,毕竟,传感即生活。近日,苹果AirPods Pro把主动降噪(Active Noise Cancellation,ANC)技术带到TWS耳机中,在业内再掀波澜。ANC对于长期乘坐地铁公交出行的上班族,以及经常坐飞机饱受引擎轰鸣困扰的商务人士而言,是很大的福音……
  • 一张订单的两面:从精准需求到精准供应 为了了解制造商们将如何应对下一波市场变化及行情,在管理供应链和渠道方面又会有哪些新策略,有芯电子今年向电子制造商、分销商/代理商、元器件原厂发出了三千多份问卷,涵盖通信、工控/仪表、消费电子、汽车电子、电力/能源等领域,最终获得了1614份有效问卷回复。其中从企业规模上来看,小微企业居多,从企业性质上来看,民企居多,与整个市场的结构较接近,反映了调查的严谨性与可靠性。
  • 国产功率半导体新的增长领域将是新能源汽车? 功率器件是碳化硅、砷化镓、氮化硅等半导体材料经过沉积、清除、布线以及电学属性的调整等工艺后,制成具有处理高电压、大电流能力的半导体器件,它几乎适用于所有的电子制造业。目前,功率器件的应用逐渐从传统的工业控制、3C行业转向新能源、轨道交通、智能电网等新兴行业,其中新能源汽车电子是主要需求方。
  • 三星的那支S Pen手写笔,为什么能做到3分钟充电80%? 就今年8月,ResearchAndMarkets公布的数据,在铝电解电容器市场,NCC(日本化工)、尼吉康、Rubycon(红宝石)和松下,在全球范围内联合拿下将近60%的市场份额。虽然我们没有更为具体的数字,而且这个统计仅针对铝电解电容器,也足见尼吉康在其间的市场地位。
  • 掘金数据时代,企业该如何处理海量信息问题? “到2025年,全球将共计有1000亿个互联设备。我们和我们的客户有很多传感器等方面的应用,通过这些设备和应用,我们收集到了很多的数据。而未来的数据更复杂,西门子的产品和解决方案可以帮助大家来充分利用这些复杂的数据。” 西门子工业软件董事长兼CEO Tony Hemmelgarn在11月7日的全球CEO峰会上这样表示。
相关推荐
    广告
    近期热点
    广告
    广告
    广告
    可能感兴趣的话题
    广告